Cours Barrages de Retenu -2012

Universit de TUNIS EL MANAR

B.P.37leBelvdre1002TunisTunisie 371002 Tl.:21671874700Fax:21671872729:

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Polycopi du cours

OUVRAGES HYDRAULIQUES

Pour les lves des 3me annes

Dpartement de Gnie Civil de lENIT

Par

Khlifa MAALEL & Zouheir HAFSIA

Version Mai2012

OUVRAGES HYDRAULIQUES TABLE DES MATIERES

Dpartement de Gnie Civil Laboratoire dHydraulique ENIT i

TABLE DES MATIERES

CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES RESSOURCES EN EAU ET LES OUVRAGES

HYDRAULIQUES................................................................................................................. 1

I-1 INTRODUCTION ..................................................................................................................................... 1

I-2 LES RESSOURCES EN EAU DE LA TUNISIE ET DANS LE MONDE ........................................... 3

I-2.1 LEAU EN TUNISIE ................................................................................................................................. 3 I-2.1.1 PLUVIOMETRIE MOYENNE................................................................................................................... 3

I-2.1.2 Ressources potentielles .................................................................................................................. 5 I-2.1.3 Besoins ou Demandes en Eaux de la Tunisie............................................................................... 12 I-2.1.4 Bilan Ressources/Besoins en Tunisie ........................................................................................... 12 I-2.1.5 Plans de Gestion et Stratgie pour le Dveloppement des Ressources en Eaux en Tunisie......... 13

I-2.2 LEAU DANS LE MONDE...................................................................................................................... 13 I-2.2.1 Bilan Hydrologique...................................................................................................................... 13 I-2.2.2 Distribution des Ressources Mondiales en Eaux ......................................................................... 15

I-3 OUVRAGES DE RETENUES ET HYDROELECTRIQUES

EN TUNISIE ET DANS LE MONDE ......................................................................................................... 17

I-3.1 LES BARRAGES EN TUNISIE .................................................................................................................. 17 I-3.2 PLAN DIRECTEUR DE LUTILISATION DES EAUX DU NORD................................................................... 18

I-3.2.1 La valle de la Medjerdah ........................................................................................................... 18 I-3.2.2 Bassin de lIchkeul....................................................................................................................... 18 I-3.2.3 Bassin de Zouara ......................................................................................................................... 18 I-3.2.4 Bassin de Tbourba ....................................................................................................................... 18 I-3.2.5 Bassin de Barabara...................................................................................................................... 18 I-3.2.6 Gestion des diffrents ouvrages ................................................................................................... 19

I-3.3 LES BARRAGES DANS LE MONDE .......................................................................................................... 19

I-4 PROCEDURES DE CONCEPTION ..................................................................................................... 22

I-4.1 PREMIERE PHASE : ETUDES PRELIMINAIRES OU AVANT PROJET SOMMAIRE (APS) .............................. 22 I-4.2 DEUXIEME PHASE : ETUDE DAVANT PROJET DETAILLE (APD) .......................................................... 22 I-4.3 TROISIEME PHASE : ETUDES DE REALISATION DES OUVRAGES (DOSSIER DEXECUTION) ...................... 22

I-5 CONCLUSION........................................................................................................................................ 23

CHAPITRE II : OUVRAGES DE RETENUE ........................................................................................... 25

II-1 DEFINITION DES TERMES UTILISES............................................................................................ 25

II-2 CLASSIFICATION DES CENTRALES HYDROELECTRIQUES ET DES BARRAGES........... 27

II-2.1 CLASSIFICATION DES CENTRALES HYDROELECTRIQUES .................................................................... 27 II-2.1.1 Dfinitions .................................................................................................................................. 27 II-2.1.2 Classification des centrales hydrolectriques ............................................................................ 29

II-2.2 CLASSIFICATION DES BARRAGES ........................................................................................................ 31 II-2.2.1 Classification des retenues daprs les utilisation diverses de leau.......................................... 31 II-2.2.2 Classification des retenues daprs la structure......................................................................... 32 II-2.2.3 Classification des barrages selon le type de matriaux et le mode de rsistance la pousse de leau......................................................................................................................................................... 32


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II-322.2.4 Autres classifications des barrages ........................................................................................ 32

II-3 CHOIX DU SITE ET DES CARACTERISTIQUES DUN BARRAGE .......................................... 33

II.3.1 CONDITIONS RELATIVES A LA TOPOGRAPHIE ...................................................................................... 33 II-3.2 CONDITIONS GEOLOGIQUES ................................................................................................................ 33

II-3.2.1 La stabilit du barrage ............................................................................................................... 33 II-3.2.2 Etanchit de la retenue ............................................................................................................. 33

II-3.3 CONDITIONS HYDROLOGIQUES ........................................................................................................... 35 II-3.4 CONDITIONS RELATIVES A LA GEOGRAPHIE HUMAINE ........................................................................ 38

II-4 TRAVAUX DOUVRAGES HYDROTECHNIQUES........................................................................ 38

II-4.1 SUJETIONS COMMUNES....................................................................................................................... 38 II-4.2 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES .......................................................................................................... 38

II-4.2.1 Procds de construction en lit de rivire .................................................................................. 38 II-4.2.2 Procds de coupure dun cours deau ...................................................................................... 41

II-4.3 ETANCHEITE ET CONSOLIDATION DES FONDATIONS............................................................................ 41 II-4.3.1 Fondations sur roches consistantes............................................................................................ 41 II-4.3.2 Fondations sur terrain meubles.................................................................................................. 42

II-5 ACTIONS ET REMEDES DES OUVRAGES HYDRAULIQUES................................................... 42

II-5.1 ACTIONS............................................................................................................................................. 42 II-5.2 REMEDES............................................................................................................................................ 42

II-6 BARRAGES RIGIDES (EN MATERIAUX ASSEMBLES).............................................................. 46

II-6.1 BARRAGES POIDS OU GRAVITE (GRAVITY DAMS) .......................................................................... 46 II-6.1.1 Forces agissant sur un barrage poids ........................................................................................ 47 II-6.1.2 Conditions de stabilit des barrages poids................................................................................. 49 II-6.1.3 Conclusion.................................................................................................................................. 55

II-6.2 BARRAGE A CONTREFORTS (BUTTRESS DAMS).................................................................................... 55 II-6.3 BARRAGE VOUTES (ARCH DAMS)........................................................................................................ 56

II-6.3.1 Vote simple ............................................................................................................................... 56 II-6.3.2 Votes multiples.......................................................................................................................... 58 II-6.3.3 Conclusion.................................................................................................................................. 59

II-7 BARRAGES EN MATERIAUX NON ASSEMBLES OU EN REMBLAIS

(EMBANKMENT DAMS)..................................................................................................................... 59

II-7.1 BARRAGES EN TERRE (ERATH DAMS).................................................................................................. 59 II-7.1.1 Matriaux de construction.......................................................................................................... 59 II-7.1.2 Conditions de stabilit des barrages en terre ............................................................................. 60 II-7.1.3 Formes et structure des ouvrages............................................................................................... 64 II-7.1.4 Conclusion.................................................................................................................................. 64

II-7.2 BARRAGES EN ENROCHEMENTS (ROCK-FILL DAMS)............................................................................ 65 II-7.2.1 Elmnts dtanchits ............................................................................................................... 66 II-7.2.2 Conditions de stabilit ................................................................................................................ 66 II-7.2.3 Conclusion.................................................................................................................................. 66

II-8 BARRAGES MOBILES (AU FIL DE LEAU) ................................................................................... 67

II-8.1 INTRODUCTION................................................................................................................................... 67 II-8.2 ELEMENTS MOBILES ........................................................................................................................... 68

II-8.2.1 Vannes levantes .......................................................................................................................... 68 II-8.2.2 Vannes segments......................................................................................................................... 69 II-8.2.3 Hausses....................................................................................................................................... 69 II-8.4.4 Vannes Clapets ........................................................................................................................ 70 II-8.2.5 Autres types de bouchures mobiles............................................................................................. 71

II-8.3 PARTIES FIXES .................................................................................................................................... 72 II-8.3.1 Radier ......................................................................................................................................... 72 II-8.3.2 Fondation ................................................................................................................................... 72 II-8.3.3 Piles et cules ............................................................................................................................. 73


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II-9 BARRAGES COLLINAIRES............................................................................................................... 74

II-9.1 DEFINITION, OBJECTIFS ET JUSTIFICATIONS ........................................................................................ 74 II-6.2 SCHEMAS TYPES DE LAMENAGEMENT COLLINAIRE ........................................................................... 74 II-9.3 PHASES DE REALISATION DUN BARRAGE COLLINAIRE....................................................................... 76 II-9.4 DIFFERENTS TYPES DES BARRAGES COLLINAIRES ............................................................................. 76 II-9.5 CRITERES DE CONCEPTION DES DIGUES EN TERRE ET/OU EN ENROCHEMENTS..................................... 78 II-9.6 LES FONDATIONS ET LES TRAITEMENTS A ADOPTER ........................................................................... 79

II-9.6.3 Les fondations en matriaux fins trs fins................................................................................ 81 II-9.7 LES DIMENSIONS DE LA DIGUE............................................................................................................ 81

II-9.7.1 Courbe hauteur-capacit de la retenue ...................................................................................... 81 II-9.7.2 Hauteur de la digue .................................................................................................................... 82 II-9.7.3 Largeur en crte de la digue....................................................................................................... 84 II-9.7.4 Pentes des talus de la digue........................................................................................................ 84

II-9.8 ETUDES DES INFILTRATIONS DANS LE BARRAGE ET LA FONDATION .................................................... 86 II-9.9 CALCULS DE STABILITE ...................................................................................................................... 89 II-9.10 PROTECTION DE LA DIGUE ................................................................................................................ 89

II-10 OUVRAGES ANNEXES..................................................................................................................... 89

II-10.1 DEVERSOIRS ..................................................................................................................................... 89 II-10.1.1 Dversoir de surface................................................................................................................. 89 II-10.1.2 Dversoir en charge ................................................................................................................. 90 II-10.1.3 Choix du type de dversoir ....................................................................................................... 91

II-10.2 BASSINS DAMORTISSEMENT OU DE DISSIPATION DENERGIE ........................................................... 92 II-10.3 CRITERES DE DIMENSIONNEMENT..................................................................................................... 92

II-10.3.1 Laminage des crues et recherche des dimensions optimales de lvacuateur de crues............ 93 II-10.4.2 Calculs hydrauliques ................................................................................................................ 94

II-10.5 CONCLUSIONS .................................................................................................................................. 98

CHAPITRE III : OUVRAGES DE PRISE DEAU.................................................................................... 99

III-1 IMPLANTATION ET CRITERES DE CHOIX DU TYPE DOUVRAGE.................................... 99

III-1.1 INTRODUCTION ................................................................................................................................. 99 III-1.2 PRISES DEAU EN COURS DEAU .................................................................................................... 100 III-1.3 PRISES DEAU EN RESERVOIR ......................................................................................................... 100

III-2 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES-PRINCIPES DE DIMENSIONNEMENT ....................... 101

III-2.1 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ....................................................................................................... 101 III-2.1.1 Prises en Cours dEau............................................................................................................. 101 III-2.1.2 Prises en Rservoirs ................................................................................................................ 101

III-2.2 PRINCIPE DE DIMENSIONNEMENT .................................................................................................... 106

III-3 LES OUVRAGES DEPURATION.................................................................................................. 106

III-3.1 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ..................................................................................................... 106 III-3.2 DISPOSITIFS DE DEVASEMENT DES RETENUES ................................................................................ 107 III-3.3 LE MODELE DE VELIKANOV ............................................................................................................ 109


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CHAPITRE IV : OUVRAGES DADDUCTION..................................................................................... 111

IV-1 INTRODUCTION .............................................................................................................................. 111

IV-2 CONDUITES ET GALERIES EN CHARGE.................................................................................. 112

IV-2.1 RAPPEL DHYDRAULIQUE ............................................................................................................... 112 IV-2.1.1 Rgime Permanent................................................................................................................... 112 IV-2.1.2 Cas des coulements turbulents............................................................................................... 113 IV-2.1.3 Rgimes Non Permanents ou Transitoires .............................................................................. 115

IV-2.2 DIMENSIONNEMENT DES CONDUITES EN CHARGE .......................................................................... 122 IV-2.2.1 Conduites Gravitaires ............................................................................................................ 122 IV-2.2.2 Diamtre conomique.............................................................................................................. 123 IV-2.2.3 Conduite dAmene dune Station Hydrolectrique ................................................................ 124 IV-2.2.4 Dtermination de lEpaisseur.................................................................................................. 124

IV-2.3 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ...................................................................................................... 125 IV-2.3.1 Trac en plan et profil en long ................................................................................................ 125 IV-2.3.2 Rgulation de pression : Le Brise-Charge ............................................................................ 125 IV-2.3.3 Rgulation du dbit.................................................................................................................. 128 IV-2.3.4 Pose des conduites................................................................................................................... 129 IV-2.3.5 Chanage des conduites ........................................................................................................... 131 IV-2.3.6 Butes et amarrages des conduites.......................................................................................... 131 IV-2.3.7 Ouvrages en galerie ................................................................................................................ 132

IV-3 CANAUX ET GALERIES A SURFACE LIBRE ............................................................................ 134

IV-3.1 DEFINITION DES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES..................................................................... 134 IV-3.2 CLASSIFICATION DES ECOULEMENTS A SURFACE LIBRE .................................................................. 135 IV-3.3 REGIME PERMANENT- ECOULEMENT UNIFORME ............................................................................ 136

IV-3.3.1 Formule de Chzy.................................................................................................................... 137 IV-3.3.2 Formule de Manning-Strickler ................................................................................................ 137 IV-3.3.3 Profondeur Normale................................................................................................................ 138 IV-3.3.4 Section Economique ................................................................................................................ 139 IV-3.3.5 Section Complexe ou Compose.............................................................................................. 140 IV-3.3.6 Profondeur Critique ................................................................................................................ 140 IV-3.3.7 Ecoulement Fluvial, Critique et Torrentiel ............................................................................ 143

IV-3.4 ECOULEMENTS GRADUELLEMENTS VARIES ..................................................................................... 144 IV-3.4.1 Classification des ecoulements graduellements varis............................................................ 144 IV-3.4.2 Etude de la forme de la surface libre....................................................................................... 144 IV-3.4.3 Calcul des coulements Graduellement Varis ....................................................................... 148

IV-3.5 ECOULEMENTS RAPIDEMENT VARIES : DEVERSOIRS ET ORIFICE .................................................... 150 IV-3.6 ECOULEMENT RAPIDEMENT VARIES : RESSAUTS HYDRAULIQUES .................................................. 152

IV-3.6.1 Clacul des profondeurs conjugues......................................................................................... 152 IV-3.6.2 Perte dnergie (dissipation dnergie) travers un ressaut .................................................. 153 IV-3.6.3 Rendement du ressaut.............................................................................................................. 153 IV-3.6.4 La longueur du ressaut............................................................................................................ 154 IV-3.6.5 Dtermination de la position du ressaut.................................................................................. 154

IV-3.7 STABILITE DES CANAUX A FONDS MOBILES ................................................................................... 154 IV-3.7.1 Contrainte Tractrices : Maximale, Moyenne et Critique......................................................... 154 IV-3.7.2 Vitesses dErosion (Critique) et de Sdimentation .................................................................. 155 IV-3.7.3 Pentes des Berges et Section Stable......................................................................................... 156

IV-3.8 ECOULEMENTS NON PERMANENTS ................................................................................................. 158

IV-4 CONCLUSION ................................................................................................................................... 159


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CHAPITRE V : OUVRAGES ROUTIERS .............................................................................................. 161

V-1 GENERALITES................................................................................................................................... 161

V-2 DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE DES PONTS................................................................. 162

V-2.1 COTE MINIMALE SOUS POUTRE ET CRUE DE PROJET ......................................................................... 162 V-2.2 COTE NORMALE OU NATURELLE DE LEAU ..................................................................................... 162 V-2.3 TIRANT DAIR .................................................................................................................................. 164 V-2.4 SURELEVATION DU NIVEAU DE LEAU RESULTANT DUN RETRECISSEMENT DE SECTION................ 164

V-2.4.1 Cas dun Ecoulement Fluvial (ou Lent) .................................................................................... 164 V-2.4.2 Cas de Dbordements Importants en Amont (Laminage de la Crue de Projet)....................... 173

V-2.5 PROBLEME DES AFFOUILLEMENTS .................................................................................................... 176

V-2.5.1 Profondeur Normale dAffouillement ....................................................................................... 176 V-2.5.2 Profondeur dAffouillement due la Rduction de Section du Cours dEau............................ 178 V-2.5.3 Profondeur dAffouillement Local de la prsence des Piles ............................................... 179 V-2.5.4 Influence de la forme des piles sur la profondeur daffouillement ........................................... 180 V-2.5.5 Protection des Piles Contre les Affouillements........................................................................ 180

V-3 DIMENSIONNEMENT DES BUSES ET DALOTS......................................................................... 181

V-3.1 DIVERS TYPES DE PONCEAUX ........................................................................................................... 182 V-3.2 TYPES DECOULEMENTS ................................................................................................................... 183

V-3.2.1 Contrle lentre.................................................................................................................... 184 V-3.2.2 Contrle la sortie ................................................................................................................... 185

V-3.3 PROTECTION DES EXTREMITES ......................................................................................................... 189 V-3.4 EXTENSION DU TUYAU AU BOUT DU PONCEAU ................................................................................ 190

V-4 RADIERS ET PONTS SUBMERSIBLES ......................................................................................... 191

V-4.1 DIMENSIONNEMENT DES RADIERS SUBMERSIBLES............................................................................ 191 V-4.1.1 Radier fond de lit ................................................................................................................... 191 V-4.1.2 Radier surlev ......................................................................................................................... 192 V-4.1.3 Radier horizontal ...................................................................................................................... 193 V-4.1.4 Radier parties courbes........................................................................................................... 193 V-4.1.5 Radier palier horizontal avec parties courbes....................................................................... 193

V-4.2 DIMENSIONNEMENT DES PONTS SUBMERSIBLES .............................................................................. 194 V-4.3 CONCEPTION DES RADIERS - PROTECTION........................................................................................ 194

V-4.3.1 Point dimpact de la lame dversante....................................................................................... 194 V-4.3.2 Longueur de la protection aval................................................................................................. 195

V-5 ASSAINISSEMENT ROUTIER......................................................................................................... 195

V-5.1 GENERALITES................................................................................................................................... 195 V-5.2 CAPACITE ET CAPACITE MAXIMALE DES FOSSES............................................................................... 198

V-6 CONCLUSION..................................................................................................................................... 199

CHAPITRE VI : ESSAIS SUR MODELES REDUITS ........................................................................... 201

VI-1 INTRODUCTION .............................................................................................................................. 201

VI-2 LOIS DE SIMILITUDES................................................................................................................... 202

VI-2.1 SIMILITUDE DE FROUDE .................................................................................................................. 202 VI-2.2 SIMILITUDE DE REYNOLDS.............................................................................................................. 202 VI-2.3 AUTRES LOIS DE SIMILITUDE: ......................................................................................................... 202

VI-2.3.1 Similitude de Weber................................................................................................................. 202 VI-2.3.2 Similitude de Cauchy............................................................................................................... 203

VI-2.4 CONCLUSION SUR LES MODELES REELS.......................................................................................... 203


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VI-3 ESSAIS SUR MODELES REDUITS (EFFETS DECHELLE- MODELES DISTORDUS)....... 204

VI-3.1 CONSTRUCTION DES MODELES DECOULEMENTS A SURFACE LIBRE .............................................. 204 VI-3.1.1 Modles Lit Fixe ................................................................................................................... 204 VI-3.1.2 Modles Distordus................................................................................................................... 204 VI-3.1.3 Modles Lit Mobile............................................................................................................... 205

VI-3.2 INTERPRETATION DES RESULTATS DES ESSAIS SUR MODELES REDUITS ......................................... 205 VI-3.2.1 Construction et Equipement .................................................................................................... 205 VI-3.2.2 Excution des Essais................................................................................................................ 206

VI-4 CONCLUSION ................................................................................................................................... 207

VI-4 ETUDES DE CAS............................................................................................................................... 208

VI-4.1 CAS DU BARRAGE ZOUITINA DU COMPLEXE BARBARA .................................................................. 208 VI-4.2 CAS DU BARRAGE LAROUSSIA SUR LOUED MEDJERDAH .............................................................. 208

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................................. 209

OUVRAGES HYDRAULIQUES CHAPITRE I GENERALITES

Dpartement de Gnie Civil Laboratoire dHydraulique ENIT 2

I-1 INTRODUCTION Les ouvrages qui servent mettre en uvre une ou plusieurs branches de

lconomie de leau sappellent ouvrages hydrauliques Waters Works. Suivant que ces ouvrages sont construits en rivires, en lacs ou la mer, nous

distinguons les ouvrages fluviaux, lagunaires ou maritimes. Ces derniers ouvrages ne seront pas traits dans le cadre de ce cours.

Les ouvrages hydrauliques prsentent trois particularits : - Laction permanente de leau peut entraner lusure mcanique, la cavitation des parties

des ouvrages en contact avec le courant (pile) et la rupture de certaine structure. - La construction dun ouvrage influe considrablement sur lenvironnement

(inondation, changement cologique) et entranent une modification du rgime naturel de lcoulement. Dans le cas dun barrage, cette modification se traduit par une surlvation du niveau en amont et des dpts de sdiments de plus en plus fins en sapprochant du barrage (Figure I-1.1).

- Les phnomnes drosion dinfiltration menace leur stabilit

Suivant leur rle, les ouvrages hydrauliques peuvent tre classifis comme suit : - ouvrage de retenue (barrage) : prise deau, vacuateur et bassin de dissipation - ouvrage de transport deau (canaux, conduites et galerie) - ouvrages spciaux

Les dversoirs, les ouvrages de dissipation dnergie, les galeries et les vannes, forment les ouvrages annexes du barrage. Un ouvrage de retenue ou barrage, est un ouvrage destin retenir leau contre lune de ses faces (face amont) un niveau suprieur celui qui rgne sur lautre face (face aval). La rserve deau est stocker en priode dabondance est distribuer en priode sche. Un barrage comporte le plus souvent un massif constituant le corps du barrage encastr sur fond et les berges du cours deau. Il est frquemment complt par des parties mobiles, presque toujours mtalliques, mais de dimensions et de dispositions trs diverses, qui servent rgler lcoulement des eaux.

hm Hm hn

h

Vidange de fond A

C

Hauteur de remous dans la section S S

A

Courbe de remous

Ligne deau en absence de barrage

Horizontale P0

Niveau de la retenue normale (RN)

Figure I-1.1 : Profil en Long Schmatique dun Barrage et de sa Retenue (daprs Ginocchio, 1959).



Les barrages en terre et en bton sont les plus communment utiliss. Les barrages en terre peuvent tre construits avec du sable, de largile, du gravier, du cailloux ou une combinaison de ces matriaux. Ils ont une section trapzodale (Figure I-1.2) avec une pente m = ctg avec angle form par la ligne incline et lhorizontal) de 0.9 1.2 comme minimum (pour les roches) et 1.5 (pour les barrages en terre). Suivant le matriau et la consistance de la fondation, la pente peut tre suprieure ou gale 3.5.

Les barrages en bton font partie des barrages gravits comportant les barrages

contrefort (buttress) et vote (arch). Les barrages gravits peuvent avoir une section triangulaire avec une largeur au lit denviron 2/3 de sa hauteur, ou trapzodal. La forme dun barrage est soit massive (Figures I-1.3, a, b et c), soit forme dune plaque qui constitue le radier du barrage (Figure I-1.3 d). Ce radier forme, quelquefois, le corps du barrage (Figure I-1.3 c) permet de supporter une partie verticale comportant des piles fixes en maonnerie runies lune lautre par des lments mobiles (vannes). Les barrages votes sont gnralement curvilignes en plan (do leur nom) prsentant une face convexe en face amont; la section en travers (section verticale) de ces barrages sont relativement des parois minces courbes. Les barrages contrefort sont des obstacles moins paisses que les barrages gravits, soutenus par des contre forts plac normalement et laval des ces obstacles.

En Tunisie, selon la capacit de stockage, le volume et la hauteur de la digue, les barrages sont classs en : - Grands Barrages - Barrages Collinaires - Lacs Collinaires

0 100

C-C A-A

B-B

Coupe C-C

Coupe B-B

a) Vue en plan

Ligne deau

Ligne deau

Figure I-1.2 : Schma dun barrage en terre (Grishin, 1982).

1 :3 1 :3 1 :4

1:3.5 1:6

1:3

1 :9 1 :13

Figure I-1.3 : Caractristiques et types de barrages (daprs Aubert 1949).

a) barrage poids

Niveau amont

Niveau aval Corps du barrage Niveau aval

Niveau amont

Bouchure bil

Pile

Vanne de fond

Corps du barrage

b) barrage dversoir

Niveau amont

Arrire radier

c) barrage fixe en lit de rivire

Corps du barrage

Niveau amont

Niveau aval

Bouchure bil

enrochements

Pile

d) barrage mobile

radier



Les ouvrages dadduction sont destins transporter leau un dbit bien spcifi pour des buts multiple, tel que lalimentation dune turbine, lirrigation, la satisfaction des demandes en eau des rgions semis arides, fournir les demandes domestiques et industriels, le transfert de leau, le drainage, la navigation. Ces ouvrages comportent les canaux, les galerie, les ponts, les ponceaux (buses et dalots).

Les ouvrages spciaux permettent de contrler le dbit (vannes), assurer la production de lnergie lectrique (station de hydrolectrique), station de pompage, dispositif anti-blier, protection des rives et la correction des lits des oueds, la lutte contre le glissements du terrain et linondation, Lensemble de ces ouvrages hydrauliques permet de rpondre des objectifs conomiques variables constituent alors un projet intgr de gestion des ressources en eau.

I-2 LES RESSOURCES EN EAU DE LA TUNISIE ET DANS LE MONDE La pluie constitue la source dalimentation des cours deau. Ces derniers restituent

une quantit deau plus ou moins importante vers la mer. La construction de barrage le long du cours deau permet de stocker cette eau pour satisfaire les demandes en eau pour lirrigation, lAlimentation en Eau Potable, la Protection contre les Crues et la production dlectricit.

I-2.1 Leau en Tunisie I-2.1.1 Pluviomtrie moyenne

Limportance des ouvrages hydraulique est due la grande variation spatiale et temporelle des rpartitions pluviomtrique. En effet, au sud, la pluviomtrie annuelle moyenne est < 200 mm/an alors quelle est > 1000 mm/an lextrme nord (Figure I-2.1). De plus, la pluie est caractris par des Fortes Intensits des Pluies mais qui se produit sur un Faible Nombre de Jours Pluvieux (Tableau I-2.1). Les amnagements hydrauliques (Barrages et Ponts) sur la Medjerdah et sur les oueds Zroud et Merguellil en sont des illustrations.

I

I

I

I

Figure I-2.1 : Rpartition des Pluies Annuelles Moyennes sur la Tunisie



Tableau I-2.1 : Rpartition de pluie annuelle moyenne et quelques stations types en Tunisie.

Zone

Pluie Annuelle Moyenne

(mm)

Nombre de jours pluvieux

(jours)

Pluie Annuelle Stations Types (mm)

I > 600 120 An Drahem 1578, Tabarka 1043

Bja 627, Bizerte 698 II 400-600 60-100 Le Kef 543, Zaghouan 481, Tunis 442III 200-400 40-70 Kairouan 283, Sousse 319, Sfax 210

IV < 200 30 Gafsa 174, Gabs 185, Zarzis 210,

Tozeur 190, Jerba 203, Matmata 239

I-2.1.2 Ressources potentielles Les Ressources Potentielles en Eau de la Tunisie sont de lordre de 4.5 Milliards de m3 par an (Tableau I-2.2), soit aux environs de 10% des prcipitations sur le Pays, estimes 33 Milliards de m3.

Tableau I-2.2 : Ressources Potentielles en Eaux de la Tunisie REGION

EAUX DE SURFACE

NAPPES PHREATIQUES

NAPPES PROFONDES

TOTAL 106 m3

%

NORD 2190 361 183 2734 60 CENTRE 273 200 254 727 16

SUD 237 108 734 1079 24 TOTAL 106 m3

2700 669 1171 4540 100

% 60 15 26 100 Par les dimensions et les cots des ouvrages requis pour leur mobilisation, les ressources en eau potentielles de la Tunisie ne sont pas toujours faciles mobiliser. Le Tableau I-2.3 rsume ltat de la situation jusquen 1991.

Tableau I-2.3 : Ressources Potentielles Mobilisables et Mobilises jusquen 1991

RESSOURCES EAUX DE SURFACE

(106 m3)

NAPPES PHREATIQUES

(106 m3)

NAPPES PROFONDES

(106 m3)

TOTAL (106 m3)

POTENTIELLES 2700 669 1171 4540 MOBILISABLES 2100 563 1139 3825

MOBILISEES 1285 586 851 2695 TAUX DE

MOBILISATION (%)

61

> 100

75

71

a) Eaux de surface La mobilisation des eaux de surface est assure par les 5 types douvrages rsums

dans le Tableau suivant :



Tableau I-2.4 : Ouvrages et Ressources Mobilisables et Mobilises jusquen 1991

TYPE

Nombre Ralis

Volume Mobilis(106 m3)

Nombre Raliser

Volume Mobiliser (106 m3)

Volume Total Mobilis (106 m3)

Grands Barrages 17 1242 21 739 1981 Barrages Collinaires 24 17.66 22 110 127.66

Lacs Collinaires 50 2.99 1000 53 55.99 Ouvrages dEpandage - 23.00 4000 43 70

Travaux de CES - - - 430 430

TOTAL -

1285.65

-

1375

2664.65

Les grands barrages raliss, au nombre de 17, mobilisent un volume total de 1242 Mm3 (Tableau I-2.5 et Figure I-2.2).

Tableau I-2.5 : Grands Barrages Raliss avant 1990 et Volumes Mobiliss Correspondant

REGION GOUVERNORAT BARRAGE VOLUME MOBILISE(106 m3) NORD BIZERTE

BEJA

NABEUL

ZAGOUAN JENDOUBA

KEF

SILIANA

Djoumine Ghzala Kasseb

Sidi Salem Bzirk Chiba Masri Lebna

Bir McherguaBou-Hertma Ben Metir Mellgue Lakhmes Siliana

136.54 14.15 50.09 447.76 4.10 6.68 2.55 9.69 43.95 73.01 43.77 173.80 12.07 57.98

CENTRE KAIROUAN

Sidi Sad Nebhana

El Houareb

93.69 30.17 42.00

TOTAL - - 1242.00



Sidi El Barak

Ben Metir Bou Hertma

Kebir Zarga Kasseb

Sidi Salem

Tine Djoumine

Ghazala

Sedjnane

EL Harka Ziatine

Gamgoum Ichkeul

El Hajar Abid

Bezirk

Lebna

Chiba

Rmel

Masri

El Hama

Nebhana El Kbir

Bir Mchargua Rmil Siliana

Lakhmess

Mellgue

El Houareb

Sidi Saad Sfissifa

El Breck

Sidi Aich

Gafsa

Kasserine

Sfax

Sousse

Nabeul

Kairouan

Le Kef

BejaTunis

Ariana

Bizerte

Jendouba

Zaghouan

Siliana

Monastir

Mahdia

Gabes

Djerba

Sidi Bouzid

Kbili

Tozeur

Mednine

Tataouine

Chott El Jerid

Kerkenna

Algrie

Mer Mditerrane

Mer Mditerrane

Barrage programm

Barrage construit

Zouitina

Figure I-2.2 : Barrages raliss et programms en Tunisie (EGTH, 1998).



Les grands barrages programms pour la dcennie 1991-2000 sont au nombre de 21 en plus du barrage Sedjenane dont les travaux sont termins, sa mise en eau date de 1994. Le volume total mobiliser par ces barrages est de 748.5 Mm3 (Tableau I-2.6). La Figure I-2.2 prcise lemplacement de ces barrages.

Tableau I-2.6 : Grands Barrages Programms pour la Dcennie 1991-2000 et Volumes Mobiliss Correspondant

PHASE/REGION

GOUVERNORAT

BARRAGE

VOLUME MOBILISE

(106 m3) PHASE I (90-96)

NORD

SUD

BIZERTE BEJA

JENDOUBA

NABEUL

GAFSA

Sedjnane Sidi El Barrak

Complexe Barbara

Zouitina Rmel

Sidi Ach

100 250

100 23

20

PASE II (96-2000)

NORD

CENTRE

NABEUL

JENDOUBA

BIZERTE

SILIANA BEN AROUS KASSERINE

El Abid El Hajar Mellila Zarga

El Kbir Moula

Melah

Douimis Tine

Ziatine El Harka

Gamgoum Rmil

El Hama Breck Sfisifa

4.5 5.0 30 25 31 23

19 9 23 21 9 8 12 6 13 7.5

TOTAL - - 748.5

La ralisation de ces 21 barrages portera le volume mobilis 1,991 Milliards de m3 sur les 2,10 Milliards de m3 mobilisables par barrages (voir Tableau I-2.3), soit un taux de mobilisation de 94%. La rpartition des barrages collinaires raliss avant 1990 avec les volumes mobiliss correspondant est donne par le Tableau suivant.



Tableau I-2.7 : Barrages Collinaires Raliss avant 1990 et Volumes Mobiliss Correspondant

REGION GOUVERNORAT BARRAGE COLLINAIRES VOLUME

MOBILISE (106 m3)

NORD BIZERTE

BEJA

JENDOUBA

NABEUL

ZAGHOUAN KASSERINE

KEF

SILIANA

Ben Atta Ben Atta amont

Rehib Zeghab Tarfa

EL Kherba Nechma

Chaab Eddod Chouk El Felfel

Nechrine

Tibar El Khobza

Borj El Hammam

Bou Zouara F4 Bou Zouara F6 Bou Zouara F5

Melloul

Abdel Moumen Mlaabi

Sidi Jedidi

El Ogla Jedeliane

Ain Zerga Tayania

.

0.263 0.112 0.253 0.134 0.345 0.750 0.564 0.337 0.133 0.550

4.700 0.310

0.220 0.190 0.120 0.212

0.316 0.916 1.090 1.150

2.000 2.000

0.700 0.300

TOTAL - - 17.665

Le volume total mobilis par ces 24 retenues collinaires est donc de 17.665 Millions de m3, soit de lordre de 1.4 % du volume dj mobilis par les 17 grands barrages dj oprationnels (voir Tableau I-2.4 et I-2.5). Les Lacs collinaires dj raliss avant 1990, sont au nombre de 50. Ils ont une capacit moyenne de 60 milles m3. La rpartition de ces Lacs ainsi que des 203 Lacs programms pour la dcennie 1991-2000, est donne par le Tableau suivant.



Tableau I-2.8 : Lacs Collinaires Raliss et Programms et Volumes

Correspondant Mobiliss et Mobiliss

Gouvernorat

Nombre Ralis

Volume Mobilis (106 m3)

Nombre Raliser

Volume Mobiliser (106 m3)

Siliana 19 1.350 23 17.8 Kairouan 13 1.026 12 4.3 Nabeul 6 0.095 22 14.4

Zaghouan 6 0.130 10 12.3 Ben Arous 4 0.325 3 2.4 Kasserine 1 0.035 18 22.3

Sousse 1 0.025 - - Le Kef - 32 11.3 Bja - 37 11.8

Bizerte - 19 6.7 Jendouba - 27 6.8

TOTAL

50

2.986

203

110

Ces barrages ou Lacs collinaires qui, pris individuellement, mobilisent de faibles volumes deau ont un cot conomique lev que seule justifie leur incidence socio-conomique dans les rgions particulirement dshrites o ils sont localiss.

b) Eaux des nappes Les nappes phratiques sont surexploites sachant que leur taux de mobilisation est suprieur 100% (Tableau I-2.3). Ce taux indique quen moyenne le volume dexploitation est suprieur au volume dalimentation de ces nappes. Donc le volume de rserve est en baisse. Le reliquat des ressources potentielles des nappes profondes est estim (Tableau I-2.3) : 1171-851 = 320 Mm3/an. Les actions entreprendre pour la mobilisation de la totalit des ressources identifies sont: - Cration de 610 nouveaux forages - Remplacement de 500 forages vtustes Pour la mise en vidence de nouvelles ressources dans les rgions insuffisamment exploites, deux actions principales sont entreprendre: 1) Prospection et Identification des aquifres secondaires (Prospections gologiques et tablissement de cartes, et prospections gophysiques: lectrique ou sismique). 2) Evaluation et planification de la mobilisation des ressources en eau mise en vidence (Ralisation de 1150 sondages de reconnaissance, Installation de 2300 pizomtres de surveillance).



Les actions suivantes sont programmes pour laugmentation du potentiel du pays en eaux souterraines: 1) Recharge induite et alimentation artificielle des nappes : 1000 Lacs collinaires et 200 retenues de montagne mobilisant 160 Mm3. 2) Rutilisation des eaux traites ainsi que des eaux de drainage : 180 Mm3/an traits par 57 stations vers lan 2000, 25 stations de recharge artificielle des nappes partir des eaux uses avec 100 bassins de recharge, 500 pizomtres et 25 laboratoires danalyse : Sur les 1500 Mm3 deau dirrigation, 150 Mm3 deaux de drainage sont estims susceptibles dtre rcupres pour une seconde utilisation. 3) Dessalement des eaux saumtres - Eau de mer 8000 Milliards de m3 40 g/l en moyenne, cot trs lev - Eau saumtre, Kerkennah, Hotels Jerbah, Champs ptroliers et zones Industrielles (Borma, Skhira , Ghannouche) 4) Vulgarisation des techniques dconomie deau Comprend plusieurs volets: - Socio-Economique: sensibilisation des utilisateurs, diminution des gaspillages et de pollution - Technique: modernisation conduites, amlioration robinetterie, chasses deau, et irrigation permettant dconomiser leau. - Lgislatif: rglementation dallocation et de concession deau, police des eaux. Le cot estimatif de la stratgie de dveloppement des ressources en eau au cours de la dcennie 1991-2000 est de 1939 Millions de Dinars, anne 1990, repartis comme suit:

Tableau I-2.9 : Cot Estimatif de la Stratgie de Dveloppement des Ressources en eau (1991-2000).

- Barrages et autres ouvrages de mobilisation des eaux de surface 1529 MDT - Cration de forages 100 MDT - Prospection et recherche de nouvelles ressources Eaux de Surface 285 MDT Eaux Souterraines 25 MDT ________________________ TOTAL 1939 MDT Les cots global et unitaire des investissements ncessaires pour la mobilisation des eaux de surface et profondes pour cette dcennie se repartissent comme lindique le Tableau suivant:



Tableau I-2.10 : Cots unitaires de la Mobilisation des Eaux de Surface et des Eaux Profondes

Type de mobilisation

Volume mobilis (106 m3)

Cot global (MDT)

Cot unitaire (MDT)

Grands barrages 739 827 1 Barrages

collinaires 110 400 4

Lacs collinaires 53 87.5 1.7 Ouvrages

dpandage 43 80 2

Forages Profonds 288 55 0.2

I-2.1.3 Besoins ou Demandes en Eaux de la Tunisie Lestimation des Besoins ou des Demandes en Eau de la Tunisie pour lHorizon 2010 est rsume dans le Tableau I-2.11. Ces besoins sont estims 1704 et 1956 Millions de m3 selon les hypothses mises sur lvolution des consommations en eaux potable, touristique et industrielles. La demande pour lirrigation est la plus importante; elle reprsente 61 70 % de la demande totale.

Tableau I-2.10 : Estimation des Besoins en Eau de la Tunisie (Horizon 2010) Usage Besoins/Demande (106 m3) % Potable 350 575 2130

Irrigation 1200 70 61 Touristique 34 58 2 3 Industriel 120 123 7 6

Total 1704 1956 100 100 I-2.1.4 Bilan Ressources/Besoins en Tunisie

Pour valuer le bilan Ressources/Besoins correspondant lan 2000, nous allons supposer les deux scnarios suivants : Scnario I : - Niveau de vie du franais actuel (besoin de 510 m3/an/hab pour une agriculture de pays tempr) - Besoins : 10 Millions dHab. x 510 m3/an/hab : 5.1 Milliard de m3/an - Ressources (estimation 1990) : 4.5 // _______________________________________________________________________ Dficit: 0.6 Milliard de m3/an. combler par des ressources non conventionnelles Scnario II : - Niveau de vie du franais actuel (besoin de 1200 m3/an/hab pour une agriculture intensive et en tenant compte de laridit) - Besoins : 10 Millions dHab. x 1200 m3/an/hab : 12.0 Milliard de m3/an - Ressources (estimation 1990) : 4.5 // _______________________________________________________________________ Dficit: 7.5 Milliard de m3/an. combler par des ressources non conventionnelles



I-2.1.5 Plans de Gestion et Stratgie pour le Dveloppement des Ressources en Eaux en Tunisie

- Pans Directeurs des Eaux du Nord et de lextrme Nord (voir I-3.2) - Plans Directeurs du Centre et du Sud La stratgie de dveloppement des ressources en eau au cours de la dcennie 1991-2000 est articule sur les 4 axes suivants: 1) Mobilisation de la Totalit des Ressources en eau actuellement identifies 2) Prospection de nouvelles ressources 3) Recherche de ressources non conventionnelles 4) Economie de leau

I-2.2 LEau dans le Monde

I-2.2.1 Bilan Hydrologique Suivant la Figure I-2.3, les prcipitations continentales reprsentent moins que le

quart de lvaporation des ocans et que 39% de ces prcipitations reviennent aux ocans (38% comme ruissellement de surface et 1% comme coulement souterrain), les 61% qui restent constituent lvaporation continentale. Les Tableaux I-2.12 et 13, donnent le bilan annuel des eaux du globe ainsi que leur rpartition sur les diffrentes sources. La pluviomtrie moyenne est de 1270 mm/an sur les ocans et 800 mm/an seulement sur les continents (Tableau I-2.12). Les ocans contiennent 96.5 % des eaux du globe (Tableau I-2.13). Les eaux douces sont contenues raison de 30.1 % dans les nappes souterraines et raison de 69.6 % sous forme de glaces (dont 68.6 % aux ples). Ainsi les autres sources deaux douces ne reprsentent que 0.3 % du total des 35 029.210 Milliards de m3 deaux douces du globe.

Ecoulement souterrain

Evaporation et vapotranspiration

Humidit du sol

100 Prcipitations

61 Evaporation continentale

39 Humidit sur les continents

vapotranspiration 385 Prcipitations

ocaniques

424 Evaporation ocanique

38 Ruissellement de surfaceSubstratum

impermable

Ruissellement de surface

Ecoulement sous la surface

1 Ecoulement souterrain

Figure I-2.3 Cycle Hydrologique du Globe et Bilan Annuel en Fonction des Prcipitations Continentales (Ven Te Chow et al. , 1989).



Tableau I-2.12 : Bilan Annuel des Eaux du Globe Units OCEANS CONTINENTS

Superficie Km 361 300 000 148 800 000 Prcipitation km3/an

mm/an in/an

458 000 1270 50

119 000 800 31

Evaporation

Km3/an mm/an in/an

505 000 1400 55

72 000 484 19

Ecoulements vers la mer

Km3/an mm/an in/an

-

44 700 300

12 Cours deaux km3/an

mm/an in/an

-

2 200 15 1

Ecoulements Souterrains

km3/an mm/an in/an

- - -

47 000 316 12

Tableau I-2.13 : Estimation des Quantits des Eaux du Globe Superficie

(106 km) Volume (km3)

% de leau totale du

globe

% des eaux

douces Ocans 361.3 1 338 000 000 96.5

Eaux Souterraines Douces Sales

134.8 134.8

10 530 000 12 870 000

0.76 0.93

30.1

- Humidit du Sol 82.0 16 500 0.0012 0.05 Glaces Polaires 16.0 24 023 500 1.7 68.6 Autres glaces et

Neiges 0.3 340 600 1.025 1.0

Lacs Eaux Douces Eaux Sales

1.2 0.8

91 000 85 430

0.007 0.006

0.26

- Marcages 2.7 11 470 0.0008 0.03

Cours dEaux 148.8 2 120 0.0002 0.006 Eaux Biologiques 510.0 1 120 0.0001 0.003

Eaux Atmosphriques

510.0 12 900 0.001 0.04

Eaux Totales 1902.7 1 385 984 640 100 - Eaux Douces 148.8 35 029 210 2.5 100



I-2.2.2 Distribution des Ressources Mondiales en Eaux Les Figures I.2.4 et I-2.5 donnent les ressources potentielles et les ressources par Habitant/an. Daprs ces Figures on remarque que la Tunisie est lavant dernire du classement avec seulement 4.54 Milliards m3/an et 461.5 m3/an/hab. La Yougoslavie est classe premire par le volume annuel de ces ressources, qui est de lordre de 265 Milliards de m3. Cependant, les ressources potentielles par habitant de la Bulgarie sont les plus importante (24 681 m3/an/hab). La Figure I-2.6 montre la distribution des ressources en eaux mondiales par rgion et par habitant de certains pays de lAfrique en comparaison avec dautres pays du monde. La moyenne de la consommation domestiques mondiale est de 52 m3/an/hab (elle est de 104 pour les 21 pays de la Figure I-2.6). Cette consommation est autour de 6 m3/an/hab Pour certains pays (Ethiopie, Rwanda, Burundi, Bangladesh). Elle est de 244 m3/an/hab pour les Etats Unis d Amrique et dpasse mme les 800 m3/an/hab. Gnralement, la

Figure I-2.4 : Ressources Potentielles de 13 pays mditerranens.

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

YUG BUL TUR FRA ITA ESP EGY GRE SYR MAR ALB ALG TUN LIB

Pays

Km

3/an

Figure I-2.5 : Ressources Potentielles par habitant de 13 pays mditerranens.

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

30000,00

YUG BUL TUR FRA ITA ESP EGY GRE SYR MAR ALB ALG TUN LIB

Pays

Km

3/an

/hab



consommation agricole est huit fois plus grande que celle des besoins domestique. Quant la consommation industrielle, elle ne reprsente en moyenne que trois fois la consommation domestique.

La Figure I-2.7, donne lvolution passe et projete des ressources en eaux de ces pays. Entre les annes 1955 et 1990, les ressources de la Tunisie ont chut de 1127 540 m3/an/hab soit de 50%, et quelles vont encore chut de 28.8 % pour arriver prs de 324 m3/an/hab vers lan 2025 (soit prs un peu plus que le dixime des ressources de la France). Ces moyennes couvrent toutes les activits humaines, domestiques, industrielles et agricoles, et elles cachent la grande variabilit locale. Pour le Yemen, les ressources projetes pour 2025 sont de 152 m3/an/hab. La consommation deau a plus que tripl de 1950 1990 (augmentation de 230 %), en partie du fait du doublement de la population et de laugmentation de la consommation moyenne.

0

10 000

20 000

30 000

40 000

50 000

60 000

Pays

m3/

an/h

ab

1955 1990 2025

Figure I-2.7 : Evolution Passe et Future des Ressources Potentielles (en m3/an/hab).

0

500

1000

1500

2000

2500

Pays

m3/

an/h

ab

DomestiquesIndustriels et agricoles

Figure I-2.6 : Distribution des besoins Mondiales Renouvelables en Eaux par Rgion et par Habitant.



I-3 OUVRAGES DE RETENUES ET HYDROELECTRIQUES EN TUNISIE ET DANS LE MONDE

I-3.1 Les barrages en Tunisie Les barrages en Terre et les Barrages Poids reprsentent plus que 80% des barrages

existants en Tunisie (Tableau I-3.1). La majorit des nouveaux barrages construire en Tunisie et dans le Monde sont des barrages en Terre. Ces types de barrage sont galement les plus rpandus dans le monde. En Tunisie la production dnergie lectrique nest pas lobjectif principal des ouvrages de retenue (Tableau I-3.1). Cette production vient renforcer la production dlectricit durant les heures de pointes de demande dnergie.

Tableau I-3.1 : Caractristiques et Types de Barrages construits en Tunisie

No

Barrage

Oued

Bassin

Versant (Km)

Apport Annuel (Mm3)

Hauteur Max

(m)

Capacit

(Mm3)

Type

Anne

de mise

en eau

Usine

Hydro-Elect.

1 Djoumine Djoumine 418 100 53 130 Terre 1983 Non 2 Ghazala Ghazala 48 9.7 31 11.7 Terre 1984 Non 3 Kasseb Kasseb 101 59 54 81.88 Vote 1969 Oui 4 Sidi Salem Medjerdah 18 000 580 60 1100 Terre 1982 Oui 5 Bzirk Bzirk 84 46 24 6.46 Terre 1959 Non 6 Chiba Chiba 64 5.5 29 7.82 Terre 1953 Non 7 Masri Masri 53 3.4 35 6.85 Terre 1968 Non 8 Lebna Lebna 189 9.69 22 30.20 Terre 1988 Non 9 Bir

Mchergua Miliane 1263 46 41.5 52.93 Terre 1971 Non

10 Bou Hertma Bou Hertma 390 81 41 177.5 Terre + Enrochemen

ts

1975 Non

11

Bni Mtir Ben Metir 103 55 78 57.15 Contreforts +

Terre

1954 Oui

12 Mellgue (Nebeur)

Mellgue 10300 188 71 267.66 Votes mult. +

Contrforts + Terre

1954 Oui

13 Lakhmess Lakhmess 127 9.5 36 8 Terre 1968 Non 14 Siliana Siliana 1040 57.98 53 70 Terre

compacte 1987 Non

15 Sidi Saad Zeroud 8570 100 70 209 Terre 1981 Non 16 Nebhana Nebhana 855 37 57 87.21 Terre +

Enrochements

1965 Non

17 El Houareb Merguellil 1120 42.87 33 95.31 Terre + Enrochemen

ts

1989 Non

18 Sedjnane Sedjnane 377 100 50 138 Terre 1994 Non 19 Sidi El

Barrek Zouara 899 251 30 275 Terre 2000 Non

20 Zouitina Barbara 177 80 65 74 Terre + Enrochemen

ts

2000 Non

21 Laroussia Madjerdah - - 16 - Bton 1954 Oui 22 El Kbir Kbir 271 11 37 5.5 Poids 1925 Non



I-3.2 Plan Directeur de lutilisation des Eaux du Nord Le PDEN tablie entre 1970-1974 est un plan dopration long terme (horizon

2020) qui a pour objectif la matrise de la mobilisation des ressources en eau de surface de la Tunisie du Nord pour la satisfaction des besoins en eau potables des principales zones urbaines du Nord et ctire Est (Nabeul, Sahel et Sfax) et pour lirrigation des superficies agricoles rpartie le long de la valle de la Medjerdah dans le bassin dIchkeul et dans le Cap-Bon. Les ressources en eau mobilises concernent les bassins versants de : la Medjerdah et ces affluents, lIchkeul, Zouara, Kbir Tabarka et Barbara.

Le systme dinterconnexion des barrages implants dans ces diffrents bassins versants est assez complexe, il a fallu tablir un modle mathmatique permettant de simuler le fonctionnement de lensemble des ouvrages hydrauliques prvus et une meilleur gestion des eaux stockes (fonctionnement normal et en temps des crues).

Ce modle a permis de rsoudre les nombreux problmes relatifs la qualit et la quantit qui sont poss en prenant compte de la totalit des sols possibles envisags pour assurer la satisfaction en eau du Nord de la Tunisie.

La ralisation des composantes de ce projet cest effectu en plusieurs tranche successifs, la dernire tranche est programm pour tre achev len 2025.

I-3.2.1 La valle de la Medjerdah La principale composante du projet est constitu par le barrage de Sidi Salem qui

matrise la Medjerdah sur un bassin versant de 18 250 km2. La partie amont du barrage Sidi Salem comporte quatre barrages : Kasseb, Ben Metir, Bou Heurtma et Mellgue. A laval de Sidi Salem, le principal effluent de la Medjerdah est matris par deux barrages Seliana et Lakmess. Il reste a matris les eaux de Khalled, Chafrou, et Rmil (Figure I-2.2).

La qualit des eaux des affluents du gauche de la Medjerdah est excellente, celles des affluents de la rive droite est moins bonne. Cest pour cette raison quil a t envisag damliorer la qualit des eaux du barrage de Sidi Salem par leur mlange avec les eaux excdentaires de lIchkeul.

I-3.2.2 Bassin de lIchkeul Il comporte plusieurs barrages : Sedjenane, Ghazala, Mellah, Tine et Djoumine qui

permettent lirrigation. Djoumine et Sedjnane permet galement le transfert dune quantit deau vers le canal Medjerdah Cap-Bon pour amliorer les eaux de Sidi Salem.

I-3.2.3 Bassin de Zouara Les ressources de ce bassin seront mobilis par le barrage de Sidi El Barrek, les

eaux retenue seront pomp jusquau bassin de Sedjnane puis transfr par le barrage Sedjenane et ces adductions jusquau canal Medjerdah-Cap-Bon.

I-3.2.4 Bassin de Tbourba Les eaux de ce bassin mobilis par le barrage Moula, El Kebir, Zarga. Une partie de ces eaux sera utilis sur place et le reste sera vhicule vers Sidi El Barak pour tre pomp dans le bassin de Sedjenane.

I-3.2.5 Bassin de Barabara Les eaux de Barbara qui seront utilises par les barrages Zouitina et Mellila compenseront les ressources retenues par les barrages raliss en Algrie sur la Medjerdah et amlioreront les qualits des eaux de Sidi Salem.



I-3.2.6 Gestion des diffrents ouvrages Pour permettre une gestion souple de cet ensemble douvrages, deux grands axes

ont guids leurs conceptions : la possibilit dinterconnexion entre les barrages situs dans un mme bassin

versant, la possibilit de transfert dun bassin versant un autre

Cette conception permet doptimiser la gestion deau utilise. En effet, compte tenu des interconnexions entre ces barrages et des transferts entre les bassins versants et avec la cration dun barrage de grande capacit situ sur laxe central de sites damnagement, il est possible :

dviter le plus possible les dverses des barrages vers la mer et de stocker ainsi le maximum deau

damliorer la qualit de leau utilis par la possibilit de mlange entre les apports des affluents de la ligne droite de la Medjerdah qui sont de qualit mdiocre avec les apports de la rive gauche et du bassin de lextrme Nord dont la qualit est bonne.

I-3.3 Les barrages dans le monde La capacit de stockage des barrages reprsente actuellement prs de 6 000 Km3. Les barrages contribuent donc efficacement la gestion des ressources mondiales en eau qui sont limits, mal rparties et peuvent prsenter de grandes variations saisonnires. Suivant le Registre Mondial des Grands Barrages (1998), deux grandes catgories de barrages peuvent tre distingues (Figure I-3.1) : les barrages but unique (17 953), les barrages buts multiples (14 656).

H : Hydrolectrique ; A : Alimentation en eau ; P : Protection contre les crues ; I : Irrigation ; N : Navigation ; L : Loisirs ; E : Elevage de poissons ; X : Autres.

Figure I-3.1 : Classification des barrages de 81 pays jusquen 1998 suivant leurs buts (daprs le Registre Mondial des Grands Barrages, 1998)

0100020003000400050006000700080009000

10000

H A P I N L E X

Buts du barrage

Nom

bre

Unique Multiple



Dans la premire catgorie, le plus grand nombre de barrages sont destins lirrigation avec un pourcentage de 48 % alors que 21 % est utilis pour la production lectrique (40 % en Europe), 15 % est destine lalimentation en eau domestique et industrielle. En ce qui concerne les autres buts, nous distinguons dans lordre dcroissant : la protection contre les crues (8 %), les loisirs (4 %) et un moindre degr, la navigation et llevage de poissons. Les barrages buts multiples reprsentent une proportion importante de lensemble des ouvrages, soit prs de 45 %. Ce type damnagement est de plus en plus associ au dveloppement conomique des pays. Dans cette catgorie, lirrigation tient galement la premire place. Viennent ensuite la protection contre les crues, la production dlectricit, lalimentation en eau domestique et industrielle, les loisirs et, un moindre degr llevage de poissons et la navigation.

Aujourdhui, il y a plus de 800 000 barrages dans le monde avec environ 45 000 dentre eux avec une hauteur de plus de 15 m. Les principaux pays constructeurs de barrages se trouvent en Europe (environ 7000 barrages), en Amrique du Nord (plus de 7800 barrages) et en Asie (prs de 30 000 barrages). Les plus grands barrages du monde, suivant diffrents critres de classification, sont rsums dans le Tableau suivant.

Tableau I-3.2 : Les plus grands barrages du monde suivant quatre critres

Critres Nom du barrage Pays Caractristique Hauteur Rogun Tajikistan 335 m Capacit de la retenue Syncrude Tailings Canada 540 000 106 m3

Bassin Versant Assouan Egypte 2 200 000 Km2 Volume du barrage Yacambu Venezuela 3 600 106 m3

Lanalyse du nombre des barrages entre 1909 et 2000 pour chaque dcennie et pour

81 pays du monde montre que 82 % des barrages ont t construits aprs les annes 1950 avec un ralentissement constat dans la dcennie 1980-1989 (Figure I-3.2).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000



Sur les 1600 barrages, actuellement, en construction dans 42 pays, 40 % se trouvent en Inde. Les autres grands pays constructeurs sont : chine, 280; Turquie, 193; Core, 132; Japon, 90; Brsil, 42; Espagne, 37; Tailande, 36. Les barrages se rpartissent entre les divers pays comme indiqu dans le Tableau I-3.3 suivant la hauteur du barrage. Les cinq pays suivants USA, Chine, Espagne, Inde et le Japon comportent 82 % du nombre total du barrage sur les 42 pays recenss.

Tableau I-3.3 : Nombre de barrages suivant la hauteur (Registre Mondial des Grands Barrages, 1998).

0-14 15-29 30-59 60-99 100-149 >149 Total Albanie 223 77 4 1 1 306

Afrique du Sud 8 373 143 13 1 538 Algrie 13 53 25 12 4 107

Allemagne 39 173 74 23 2 311 Australie 54 237 144 39 8 3 485

Brsil 4 377 166 33 9 5 594 Bulgarie 7 109 49 12 3 180

Cameroun 1 4 4 9 Canada 212 398 131 33 8 5 787 Chine 23 1495 288 38 11 1855 Congo 3 5 4 2 14 Core 33 627 89 14 2 765

Cte d'Ivoire 9 8 5 22 Egypte 3 1 5

Espagne 273 414 319 141 37 3 1187 Etas-Unis 4731 1222 332 71 19 6375

France 24 354 131 45 11 4 569 Ghana 3 1 1 5 Grce 15 14 7 6 4 46 Inde 1529 2056 347 57 16 5 4010 Iran 3 13 10 20 13 7 66 Italie 11 195 211 84 16 5 522 Japon 47 685 267 67 11 1077 Liban 3 1 1 5 Libye 2 8 2 12 Maroc 4 43 25 17 3 92

Mexique 89 244 149 36 12 5 535 Nigeria 10 26 6 1 1 44

Non-Members 38 218 185 63 27 10 541 Norvge 215 89 19 6 329

Roumanie 55 106 54 18 11 2 246 Royaume-Uni 70 333 104 10 517

Russie 31 41 10 7 2 91 Sudan 1 2 1 4 Sude 148 35 4 3 190 Suisse 68 40 23 16 9 156 Syrie 2 18 17 4 41

Tailande 1 163 32 5 2 1 204 Tunisie 14 51 6 71 Turquie 8 247 255 88 17 10 625 Zambie 2 1 1 4

Zimbabwe 3 168 37 4 1 213 Total 2517 12526 6435 1733 422 122 23755



I-4 PROCEDURES DE CONCEPTION Lors de la conception dun ouvrage hydraulique, comme dans tout autre projet de

Gnie Civil, on peut distinguer trois phases bien caractrises :

I-4.1 Premire phase : tudes prliminaires ou Avant Projet Sommaire (APS) Elle concerne les reconnaissances et les tudes gnrales de la zone dvelopper en

vue : - dtablir linventaire des ralisations susceptibles de satisfaire des besoins soit dj

exprims soit rpertoris dans la zone - dapprcier lintrt conomique de la ralisation de ces amnagements

Elle comprend les tapes suivantes : - collecte des donnes disponibles : documents cartographiques, donnes climatiques,

renseignements gologiques, donnes relatives aux pratiques agricoles et aux besoins deaux.

- inventaires des sites potentiels et Critres de choix : topographiques, gologique et gotechnique, hydrologique, proximit des lieux dutilisation, critres conomiques (E = Vol. Utile de la retenue/Volume de la digue), reconnaissance des lieux, reconnaissance gologique et gotechnique, examen des sites topographique rapide, reconnaissance du primtre irrigable et/ou des agglomrations rurales

Les tudes prliminaires raliser sont : 1- Etude topographique 2- Etude hydrologique 3- Etude gologique et gotechnique 4- Evaluation des besoins 5- Evaluation des caractristiques de lamnagement 6- Choix des sites 7- Schmas des amnagements - Estimations des cots 8- Enqute sanitaire et sur le milieu 9- Programme de ralisation 10- Etablissement du rapport de synthse

I-4.2 Deuxime phase : tude dAvant Projet Dtaill (APD) Elle concerne les tudes des variantes prslectionnes lors de la phase

prliminaire. Il sagit des tudes davant-projet dtaill qui permettront la ralisation des amnagements.

Les tudes davant projet dtaill comprennent : 1- Levs et tudes topographiques 2- Etudes hydrologiques 3- Etudes gologiques et gotechniques 4- Evaluation des besoins en eau 5- Etude de rgularisation 6- Etudes dimpacts du projet 7- Types, caractristiques et dimensionnements des ouvrages 8- Les prescriptions techniques 9- Avant-mtr et dtail estimatif

I-4.3 Troisime phase : tudes de ralisation des ouvrages (dossier dexcution) Elle concerne les conditions dorganisation, les prescriptions techniques pour une

bonne excution et les contrles qui doivent tre mis en uvre pendant la construction des ouvrages.



Ces tudes intressent les aspects suivants :

- Moyens pour la ralisation du projet (engins, matriaux, matires consommables, personnel)

- Organisation du chantier - Excution des travaux (squence des oprations, principaux travaux, contrle des

travaux)

I-5 CONCLUSION

Les ouvrages hydrauliques que nous allons tudier dans le cadre de ce cours seront classifis suivant leur rle dutilisation. Les barrages en Tunisie sont essentiellement construits en terre ; Ces barrages sont destins essentiellement lirrigation et la production de lnergie lectrique nest que secondaire. Les barrages et les lacs collinaires sont des barrages mobilisant des faibles volumes deau destiner pour amliorer localement les primtres irrigus.

OUVRAGES HYDRAULIQUES CHAPITRE II OUVRAGES DE RETENUE


OUVRAGES DE RETENUE

II-1 DEFINITION DES TERMES UTILISES Un barrage est ouvrage tabli dans le lit dun cours deau dans le but de crer une

dnivellation entre les plans deau situs en amont et en aval. Considrons la section en travers dun barrage reprsente sur la Figure II-1.1. Le Lac ou bassin artificiel lamont dun barrage, dans lequel une certaine quantit deau est accumule est appele retenue. La Morphologie de laire couverte par la retenue est la cuvette. Le rservoir deau est une retenue dont lexploitation seffectue niveau variable en vue de stocker et dstocker de leau. Le tableau II-1.1 regroupe la signification de ces diffrents termes utiliss dans ce chapitre et le reste du cours.

VS

NS

Figure II-1.1 : Caractristiques de la capacit dune retenue (daprs PNUD/OPE,1987).

h

HR PHE

HL

VU

VL

V

hRN

NCR

RN

NF

hm

Nmin

OUVRAGES HYDRAULIQUES CHAPITRE II OUVRAGES DE RETENUE


Tableau II-1.1 : Dfinition des termes utiliss (voir Figure II-1.1). Termes Dfinitions Symboles

Niveau (ou cote) des dpts solide (m NGT)

Cote correspondante aux dpts solides dans la retenue

NS

Niveau (ou cote) du lit de loued (m NGT)

Cote du point le plus bas du fond du lit du cours deau en correspondance avec le parement amont du barrage

NF

Niveau (ou cote) minimal dexploitation (m NGT)

Cote minimal du niveau de leau dans la retenue o leau accumule peut tre drive par la prise deau pour lutilisation prvue

Nmin

Niveau (ou cote) normal de la retenue (m NGT)

Cote du niveau de leau dans la retenue laquelle commence le dversement dans lvacuateur de crues.

RN

Niveau (ou cote) des plus hautes eaux (m NGT)

Cote maximale laquelle peut arriver le niveau de leau dans la retenue au cas ou se produirait le plus important phnomne de crue prvu, lexclusion de la surlvation due aux vagues

PHE

Niveau (ou cote) de la crte (m NGT)

Cote du plan de la crte du barrage, lexclusion des parapets et dventuels murs de protection contre le batillage

NCR

Hauteur de retenue normale (m)

Dnivele entre le ni

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